KR20170107399A - 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 장치, 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 방법 및 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 장치는, 하전 입자선을 이용한 멀티빔이 통과하는, 어레이 배치된 복수의 통과홀이 형성된 기판과, 기판 상에 있어서, 복수의 통과홀의 각각 대응하는 통과홀의 근방에 배치되고, 그라운드 전위가 아닌 기준 전위가 멀티빔 전체의 조사 영역 내에서 트랜지스터 회로를 거치치 않고 인가된 복수의 기준 전극과, 기판 상에 있어서, 복수의 통과홀의 각각 대응하는 통과홀을 사이에 두고 복수의 기준 전극의 각각 대응하는 기준 전극과 대향하는 위치에 배치되고, 기준 전위와 기준 전위와는 상이한 제어 전위가 전환 가능하게 인가되는 복수의 스위칭 전극과, 기판 내에 배치되고, 복수의 스위칭 전극의 대응하는 스위칭 전극에 기준 전위와 제어 전위를 전환 가능하게 인가하는, 트랜지스터 회로를 이용한 복수의 제어 회로를 구비한다.

Description

멀티 하전 입자빔의 블랭킹 장치, 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 방법 및 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 {BLANKING APPARATUS OF MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM, BLANKING METHOD OF MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM AND MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS}
본 발명은 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 장치, 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 방법 및 멀티 하전 입자빔 묘화 장치에 관한 것으로, 예를 들면, 멀티빔 묘화에서의 블랭킹 장치 및 이러한 장치를 이용한 블랭킹 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 미세화의 진전을 담당하는 리소그래피 기술은 반도체 제조 프로세스 중에서도 유일하게 패턴을 생성하는 매우 중요한 프로세스이다. 최근, LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로 선폭은 해마다 미세화 되고 있다. 여기서, 전자빔 묘화 기술은 본질적으로 우수한 해상성을 가지고 있어, 마스크 블랭크스에 전자빔을 사용하여 마스크 패턴을 묘화하는 것이 행해지고 있다.
예를 들면, 멀티빔을 사용한 묘화 장치가 있다. 1 개의 전자빔으로 묘화하는 경우에 비해, 멀티빔을 이용함으로써 한 번에 많은 빔을 조사할 수 있으므로 스루풋을 큰 폭으로 향상시킬 수 있다. 이러한 멀티빔 방식의 묘화 장치에서는, 예를 들면, 전자총으로부터 방출된 전자빔을 복수의 홀을 가진 마스크에 통과시켜 멀티빔을 형성하고, 각각, 블랭킹 제어되어 차폐되지 않은 각 빔이 광학계에서 축소되어 마스크상이 축소되고, 편향기에서 편향되어 시료 상의 원하는 위치로 조사된다.
여기서, 멀티빔 묘화에서는 개개의 빔의 조사량을 조사 시간에 따라 개별적으로 제어한다. 이러한 각 빔의 조사량을 고정밀도로 제어하기 위해서는 빔의 ON / OFF를 행하는 블랭킹 제어를 고속으로 행할 필요가 있다. 멀티빔 방식의 묘화 장치에서는 멀티빔의 각 블랭커를 배치한 블랭킹 애퍼처 어레이 기구에 각 빔용의 블랭킹 제어 회로를 탑재한다.
여기서, 멀티빔의 각 블랭커는 대향하는 2 개의 전극에 의해 구성되며, 일방의 제어용 전극에 블랭킹 제어용의 전압이 인가되고 타방의 대향 전극은 그라운드 접속되어 있다. 블랭킹 제어는, 그라운드 접속된 대향 전극에 대하여, 제어용 전극에 양전위가 인가됨으로써 빔을 제어용 전극측으로 편향시켜 블랭킹 애퍼처보다 하류에 설치한 제한 애퍼처 기판의 제한 개구를 통과시키지 않도록 함으로써 빔 OFF 상태를 형성한다. 예를 들면, n×n 개의 빔에 의해 멀티빔이 구성되는 경우, n×n 개의 전극의 조와 그 제어 회로가 블랭킹 장치에 어레이 배치되게 된다. 예를 들면, 512×512 개의 전극의 조와 그 제어 회로가 어레이 배치된 블랭킹 장치에서 전극의 조와 그 제어 회로에 의한 구성의 불량률이 0.04% 정도 존재한다는 보고가 이루어져 있다. 불량 중 하나로서 어떠한 이상에 의해 제어용 전극의 전위가 그라운드 전위로 고정되는 경우가 있다. 이러한 경우, 대향 전극의 전위는 그라운드 전위이므로 양 전극 간에 전계가 발생하지 않기 때문에 빔이 편향되지 않아 빔 OFF 제어를 하지 못하고, 빔 ON으로 고정된 채로 제어 불능하게 제한 개구를 통과한다. 이러한 불필요한 빔이 시료 상에 조사됨으로써 묘화 불량이 발생한다고 하는 문제가 있었다. 이러한 전극의 조와 그 제어 회로에 의한 구성의 불량은 제조 단계에서 발생하는 경우 외에 묘화 장치로의 탑재 후의 사용 중의 고장에 의해 발생할 가능성도 높다. 종래에는 실제로 묘화 장치에 탑재하여 멀티빔의 각 빔을 조사해 보지 않으면 빔의 제어 상태를 확인하는 것이 곤란했다. 제조 단계에서 불량이 발생한 경우에는 제조 후의 검사에서 검출 가능하지만, 묘화 처리에 사용 중인 단계에서 빔 ON으로 고정되는 불량이 발생한 경우에는, 그 이후 이러한 블랭킹 장치는 사용할 수 없게 된다.
그래서, 빔의 통과홀의 위치를 이동시킨 2 단의 블랭킹 장치를 탑재하고, 상단에서 일단 편향시킨 빔을 하단에서 다시 편향시켜 빔 ON 상태로 제어하는 방법이 제안되고 있다(예를 들면, 일본특허공개공보 제2005-116743호 참조). 이러한 장치에서는 상단과 하단의 일방에서 제어용 전극이 단락 혹은 접지에 의해 전위가 접지 전위로 고정된 경우에 빔 편향을 할 수 없게 되므로 빔을 차단(OFF)할 수 있다고 하는 것이다. 그러나, 이러한 방법에서는 2 단의 블랭킹 장치가 필요하고, 그에 수반하여 2 중의 제어가 필요하다고 하는 문제가 남는다.
본 발명은 멀티빔 중 블랭킹 제어 불능인 빔 ON 고정의 불량 빔을 형성하지 않도록 제어 가능한 블랭킹 장치, 블랭킹 방법 및 이러한 블랭킹 장치를 이용한 묘화 장치를 제공한다.
본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 장치는,
하전 입자선을 이용한 멀티빔이 통과하는, 어레이 배치된 복수의 통과홀이 형성된 기판과,
기판 상에 있어서, 복수의 통과홀의 각각 대응하는 통과홀의 근방에 배치되고, 그라운드 전위가 아닌 기준 전위가 멀티빔 전체의 조사 영역 내에서 트랜지스터 회로를 거치지 않고 인가된 복수의 기준 전극과,
기판 상에 있어서, 복수의 통과홀의 각각 대응하는 통과홀을 사이에 두고 복수의 기준 전극의 각각 대응하는 기준 전극과 대향하는 위치에 배치되고, 기준 전위와 기준 전위와는 상이한 제어 전위가 전환 가능하게 인가되는 복수의 스위칭 전극과,
기판 내에 배치되고, 복수의 스위칭 전극의 대응하는 스위칭 전극에 기준 전위와 제어 전위를 전환 가능하게 인가하는, 트랜지스터 회로를 이용한 복수의 제어 회로
를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 방법은,
그라운드 전위가 아닌 기준 전위가 하전 입자선을 이용한 멀티빔 전체의 조사 영역 내에서 트랜지스터 회로를 거치지 않고 인가된 기준 전극과, 기준 전위와 기준 전위와는 상이한 제어 전위가 전환 가능하게 인가되는 스위칭 전극의 복수의 조가 각각 멀티빔 중 대응하는 빔이 통과하는 통과홀을 사이에 두고 기판 상에 어레이 배치된 블랭킹 장치를 이용하여, 스위칭 전극에 기준 전위를 인가하고, 대응하는 통과홀을 통과하는 대응하는 빔을 스위칭 전극과 기준 전극과의 사이에서 편향시키지 않음으로써 빔 ON 상태로 제어하고,
블랭킹 장치를 이용하여, 스위칭 전극에 제어 전위를 인가하고, 대응하는 통과홀을 통과하는 대응하는 빔을 스위칭 전극과 기준 전극과의 사이에서 편향시킴으로써 빔 OFF 상태로 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 장치는,
시료를 재치하는 연속 이동 가능한 스테이지와,
하전 입자빔을 방출하는 방출원과,
복수의 개구부가 형성되고, 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 하전 입자빔의 조사를 받아 복수의 개구부를 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 성형 애퍼처 어레이 기판과,
성형 애퍼처 어레이 기판의 복수의 개구부를 통과한 멀티빔 중 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는, 전술한 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 장치와,
블랭킹 장치에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 제한 애퍼처 기판
을 구비한 것을 특징으로 한다.
도 1은 실시 형태 1에서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2(a)와 도 2(b)는 실시 형태 1에서의 애퍼처 부재의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 3은 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 멤브레인 영역 내의 구성의 일부를 나타내는 상면 개념도이다.
도 5는 실시 형태 1에서의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 실시 형태 1에서의 개별 블랭킹 기구의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 실시 형태 1에서의 개별 블랭킹 기구의 다른 예를 나타내는 도면이다.
실시 형태 1.
이하, 실시 형태 1은 멀티빔 중 블랭킹 제어 불능인 빔 ON 고정의 불량 빔을 형성하지 않도록 제어 가능한 블랭킹 장치, 블랭킹 방법 및 이러한 블랭킹 장치를 이용한 묘화 장치에 대해 설명한다.
또한, 실시 형태 1에서는 하전 입자빔의 일례로서 전자빔을 이용한 구성에 대해 설명한다. 단, 하전 입자빔은 전자빔에 한정되지 않으며, 이온빔 등의 하전 입자를 이용한 빔이어도 상관없다.
도 1은 실시 형태 1에서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 1에서 묘화 장치(100)는 묘화 기구(150)와 제어계 회로(160)를 구비하고 있다. 묘화 장치(100)는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치의 일례이다. 묘화 기구(150)는 전자 경통(102)과 묘화실(103)을 구비하고 있다. 전자 경통(102) 내에는 전자총(201), 조명 렌즈(202), 성형 애퍼처 어레이 기판(203), 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204), 축소 렌즈(205), 제한 애퍼처 기판(206), 대물 렌즈(207) 및 편향기(208)가 배치되어 있다. 묘화실(103) 내에는 XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는 묘화 시에는 묘화 대상 기판이 되는 마스크 블랭크스 등의 시료(101)가 배치된다. 시료(101)에는 반도체 장치를 제조할 때의 노광용 마스크 혹은 반도체 장치가 제조될 반도체 기판(실리콘 웨이퍼) 등이 포함된다. XY 스테이지(105) 상에는 또한 XY 스테이지(105)의 위치 측정용의 미러(210)가 배치된다.
제어계 회로(160)는 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), 스테이지 위치 검출기(139) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140, 142)를 가지고 있다. 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), 스테이지 위치 검출기(139) 및 기억 장치(140, 142)는 도시하지 않은 버스를 개재하여 서로 접속되어 있다. 기억 장치(140)(기억부)에는 묘화 데이터가 외부로부터 입력되어 저장되어 있다.
제어 계산기(110) 내에는 데이터 처리부(56) 및 묘화 제어부(58)가 배치되어 있다. 데이터 처리부(56) 및 묘화 제어부(58)와 같은 각 '~ 부'는 처리 회로를 포함하며, 그 처리 회로에는 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로 혹은 반도체 장치 등이 포함된다. 또한, 각 '~ 부'는 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 이용해도 된다. 혹은, 상이한 처리 회로(별도의 처리 회로)를 이용해도 된다. 데이터 처리부(56) 및 묘화 제어부(58)에 입출력되는 정보 및 연산 중인 정보는 메모리(112)에 그때마다 저장된다.
여기서, 도 1에서는 실시 형태 1을 설명함에 있어서 필요한 구성을 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어서 통상적으로 필요한 그 외의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2(a)와 도 2(b)는 실시 형태 1에서의 성형 애퍼처 어레이 기판의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 2(a)에서 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는 세로(y 방향) m 열×가로(x 방향) n 열(m, n ≥ 2)의 홀(개구부)(22)이 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 도 2(a)에서는 예를 들면, 512×8 열의 홀(22)이 형성된다. 각 홀(22)은 모두 동일한 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 혹은, 동일한 외경의 원형이어도 상관없다. 여기서는 y 방향의 각 열에 대해 x 방향으로 A부터 H까지의 8 개의 홀(22)이 각각 형성되는 예가 나타나 있다. 이들 복수의 홀(22)을 전자빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔(20)이 형성되게 된다. 여기서는 가로세로(x, y 방향)가 모두 2 열 이상의 홀(22)이 배치된 예를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 가로세로(x, y 방향) 중 어느 일방이 복수 열이고 타방은 1 열 뿐이어도 상관없다. 또한, 홀(22)의 배열 방식은 도 2(a)와 같이 가로세로가 격자 형상으로 배치되는 경우에 한정되지 않는다. 도 2(b)에 나타낸 바와 같이 예를 들면, 세로 방향(y 방향) 1 단째의 열과 2 단째의 열의 홀끼리가 가로 방향(x 방향)으로 치수(a)만큼 이동하여 배치되어도 된다. 마찬가지로, 세로 방향(y 방향) 2 단째의 열과 3 단째의 열의 홀끼리가 가로 방향(x 방향)으로 치수(b)만큼 이동하여 배치되어도 된다.
도 3은 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 멤브레인 영역 내의 구성의 일부를 나타내는 상면 개념도이다. 또한, 도 3과 도 4에서 스위칭 전극(24)과 기준 전극(26)과 제어 회로(41)의 위치 관계는 일치시켜 기재하지 않았다. 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)는 도 3에 나타낸 바와 같이 지지대(33) 상에 실리콘 등으로 이루어지는 반도체 기판(31)이 배치된다. 기판(31)의 중앙부는 예를 들면 이면측으로부터 얇게 깎여 얇은 막 두께(h)의 멤브레인 영역(30)(제1 영역)으로 가공되어 있다. 멤브레인 영역(30)을 둘러싸는 주위는 두꺼운 막 두께(H)의 외주 영역(32)(제2 영역)이 된다. 멤브레인 영역(30)의 상면과 외주 영역(32)의 상면은 동일한 높이 위치, 혹은 실질적으로 동일한 높이 위치가 되도록 형성된다. 기판(31)은 외주 영역(32)의 이면에서 지지대(33) 상에 보지(保持)된다. 지지대(33)의 중앙부는 개구되어 있으며, 멤브레인 영역(30)의 위치는 지지대(33)의 개구된 영역에 위치하고 있다.
멤브레인 영역(30)에는, 도 2(a)(혹은 도 2(b))에 나타낸 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 홀(22)에 대응하는 위치에 멀티빔 각각의 빔의 통과용의 통과홀(25)(개구부)이 개구된다. 바꾸어 말하면, 기판(31)에는 전자선을 이용한 멀티빔이 통과하는 어레이 배치된 복수의 통과홀(25)이 형성된다. 그리고 멤브레인 영역(30) 상에는, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 각 통과홀(25)의 근방 위치에 해당하는 통과홀(25)을 사이에 두고 블랭킹 편향용의 스위칭 전극(24(24a, 24b, 24c))과 기준 전극(26(26a, 26b, 26c))의 조(블랭커 : 블랭킹 편향기)가 각각 배치된다. 또한, 멤브레인 영역(30)의 막 두께 방향 내부이며 각 통과홀(25)의 근방에는 각 통과홀(25)용의 스위칭 전극(24)에 2 치의 편향 전압을 전환 가능하게 인가하는 제어 회로(41)(로직 회로)가 각각 배치된다. 각 빔용의 기준 전극(26)은 전원(43)으로부터 양전위(Vdd)가 인가된다.
또한, 도 3 및 도 4의 예에서는 스위칭 전극(24)의 수와 기준 전극(26)의 수가 동일 수인 경우를 나타내고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 어레이 배치되는 복수의 스위칭 전극(24)의 예를 들면 동일한 행 혹은 열마다 공통의 기준 전극(26)을 배치해도 된다. 따라서, 복수의 기준 전극(26)과 복수의 스위칭 전극(24)의 구성비는 1 : 1 혹은 1 : 다(多)여도 된다.
또한, 도 4에 나타낸 바와 같이 각 제어 회로(41)는 제어 신호용의 예를 들면 10 비트의 병렬 배선이 접속된다. 각 제어 회로(41)는 제어용의 예를 들면 10 비트의 병렬 배선 외에 클록 신호선 및 전원용의 배선이 접속된다. 클록 신호선 및 전원용의 배선은 병렬 배선의 일부의 배선을 유용해도 상관없다. 멀티빔을 구성하는 각각의 빔마다 스위칭 전극(24)과 기준 전극(26)과 제어 회로(41)에 의한 개별 블랭킹 기구(47)가 구성된다. 또한, 도 3의 예에서는 스위칭 전극(24)과 기준 전극(26)과 제어 회로(41)가 기판(31)의 막 두께가 얇은 멤브레인 영역(30)에 배치된다.
각 통과홀(25)을 통과하는 전자빔(20)은 각각 독립적으로 이러한 쌍이 되는 2 개의 전극(24, 26)에 인가되는 전위차에 의해 편향된다. 이러한 편향에 의해 블랭킹 제어된다. 바꾸어 말하면, 스위칭 전극(24)과 기준 전극(26)의 조는 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)(개구부)을 통과한 멀티빔 중 대응빔을 각각 블랭킹 편향시킨다.
도 5는 실시 형태 1에서의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 시료(101)의 묘화 영역(30)은 예를 들면 y 방향을 향해 소정의 폭으로 직사각형 형상의 복수의 스트라이프 영역(32)으로 가상 분할된다. 이러한 각 스트라이프 영역(32)은 묘화 단위 영역이 된다. 먼저, XY 스테이지(105)를 이동시켜 제1 번째의 스트라이프 영역(32)의 좌단, 혹은 더 좌측의 위치에 1 회의 멀티빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)이 위치하도록 조정하고, 묘화가 개시된다. 제1 번째의 스트라이프 영역(32)을 묘화할 때에는, XY 스테이지(105)를 예를 들면 -x 방향으로 이동시킴으로써 상대적으로 x 방향으로 묘화를 진행시켜 간다. XY 스테이지(105)는 소정의 속도로 예를 들면 연속 이동시킨다. 제1 번째의 스트라이프 영역(32)의 묘화 종료 후, 스테이지 위치를 -y 방향으로 이동시켜 제2 번째의 스트라이프 영역(32)의 우단, 혹은 더 우측의 위치에 조사 영역(34)이 상대적으로 y 방향에 위치하도록 조정하고, 이번에는 XY 스테이지(105)를 예를 들면 x 방향으로 이동시킴으로써 -x 방향을 향해 동일하게 묘화를 행한다. 제3 번째의 스트라이프 영역(32)에서는 x 방향을 향해 묘화하고, 제4 번째의 스트라이프 영역(32)에서는 -x 방향을 향해 묘화하는 것과 같이 교호로 방향을 변경하면서 묘화함으로써 묘화 시간을 단축시킬 수 있다. 단, 이러한 교호로 방향을 변경하면서 묘화하는 경우에 한정되지 않으며, 각 스트라이프 영역(32)을 묘화할 때 동일한 방향을 향해 묘화를 진행시키도록 해도 상관없다. 1 회의 샷으로는, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 홀(22)을 통과함으로써 형성된 멀티빔에 의해 각 홀(22)과 동일 수의 복수의 샷 패턴이 한 번에 형성된다.
묘화 처리는 이하와 같이 행한다. 구체적으로는, 데이터 처리부(56)가 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 독출하여, 시료(101)의 묘화 영역 혹은 묘화될 칩 영역이 메쉬 형상으로 가상 분할된 복수의 메쉬 영역의 메쉬 영역마다 그 내부에 배치되는 패턴의 면적 밀도를 산출한다. 예를 들면, 먼저 시료(101)의 묘화 영역 혹은 묘화될 칩 영역을 소정의 폭으로 직사각형 형상의 스트라이프 영역으로 분할한다. 그리고, 각 스트라이프 영역을 전술한 복수의 메쉬 영역으로 가상 분할한다. 메쉬 영역의 사이즈는 예를 들면 빔 사이즈 혹은 그 이하의 사이즈이면 적합하다. 예를 들면, 10 nm 정도의 사이즈로 하면 적합하다. 데이터 처리부(56)는 예를 들면, 스트라이프 영역마다 기억 장치(140)로부터 대응하는 묘화 데이터를 독출하고, 묘화 데이터 내에 정의된 복수의 도형 패턴을 메쉬 영역에 할당한다. 그리고, 메쉬 영역마다 배치되는 도형 패턴의 면적 밀도를 산출하면 된다.
또한, 데이터 처리부(56)는 소정의 사이즈의 메쉬 영역마다 1 샷 당의 전자빔의 조사 시간(T)(샷 시간 혹은 노광 시간이라고도 함. 이하, 동일함)을 산출한다. 다중 묘화를 행하는 경우에는 각 계층에서의 1 샷 당의 전자빔의 조사 시간(T)을 산출하면 된다. 기준이 되는 조사 시간(T)은 산출된 패턴의 면적 밀도에 비례하여 구하면 적합하다. 또한, 최종적으로 산출되는 조사 시간(T)은 도시하지 않은 근접 효과, 포깅 효과, 로딩 효과 등의 치수 변동을 일으키는 현상에 대한 치수 변동분을 조사량에 따라 보정한 보정 후의 조사량에 상당하는 시간으로 하면 적합하다. 조사 시간(T)을 정의하는 복수의 메쉬 영역과 패턴의 면적 밀도를 정의한 복수의 메쉬 영역은 동일 사이즈여도 되고, 상이한 사이즈로 구성되어도 상관없다. 상이한 사이즈로 구성되어 있는 경우에는, 선형 보간 등에 의해 면적 밀도를 보간한 후 각 조사 시간(T)을 구하면 된다. 메쉬 영역마다의 조사 시간(T)은 조사 시간 맵에 정의되며, 조사 시간 맵이 예를 들면 기억 장치(142)에 저장된다.
또한, 데이터 처리부(56)는 대응하는 빔의 조사 시간의 데이터를 예를 들면 10 비트의 데이터로 변환하여 조사 시간 배열 데이터를 작성한다. 작성된 조사 시간 배열 데이터는 편향 제어 회로(130)에 출력한다.
편향 제어 회로(130)는 샷마다 각 제어 회로(41)에 조사 시간 배열 데이터를 출력한다.
그리고 묘화 공정으로서, 묘화 제어부(58)의 제어하에 묘화 기구(150)는 각 빔의 샷마다 해당하는 조사 시간의 묘화를 실시한다. 구체적으로는 이하와 같이 동작한다.
전자총(201)(방출원)으로부터 방출된 전자빔(200)은 조명 렌즈(202)에 의해 대략 수직으로 성형 애퍼처 어레이 기판(203) 전체를 조명한다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는 직사각형의 복수의 홀(개구부)이 형성되고, 전자빔(200)은 모든 복수의 홀이 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 홀의 위치에 조사된 전자빔(200)의 각 일부가 이러한 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀을 각각 통과함으로써, 예를 들면 직사각형 형상의 복수의 전자빔(멀티빔)(20a ~ e)이 형성된다. 이러한 멀티빔(20a ~ e)은 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 각각 대응하는 블랭커(제1 편향기 : 개별 블랭킹 기구) 내를 통과한다. 이러한 블랭커는 각각 개별적으로 통과하는 전자빔(20)을 편향시킨다(블랭킹 편향을 행함).
블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)를 통과한 멀티빔(20a ~ e)은 축소 렌즈(205)에 의해 축소되고, 제한 애퍼처 기판(206)에 형성된 중심의 홀을 향해 진행된다. 여기서, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 블랭커에 의해 편향된 전자빔(20)은 제한 애퍼처 기판(206)의 중심의 홀로부터 위치가 벗어나, 제한 애퍼처 기판(206)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 블랭커에 의해 편향되지 않은 전자빔(20)은 도 1에 나타낸 바와 같이 제한 애퍼처 기판(206)의 중심의 홀을 통과한다. 이러한 개별 블랭킹 기구(47)의 ON / OFF에 의해 블랭킹 제어가 행해져 빔의 ON / OFF가 제어된다. 이와 같이, 제한 애퍼처 기판(206)은 개별 블랭킹 기구(47)에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 된 후에 빔 OFF가 될 때까지 형성된 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 빔에 의해 1 회분의 샷의 빔이 형성된다. 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 멀티빔(20)은 대물 렌즈(207)에 의해 초점이 맞춰져 원하는 축소율의 패턴상이 되어, 편향기(208)에 의해 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 각 빔(멀티빔(20) 전체)이 동일 방향으로 일괄적으로 편향되고, 각 빔의 시료(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다. 또한, 예를 들면 XY 스테이지(105)가 연속 이동하고 있을 때, 빔의 조사 위치가 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록 편향기(208)에 의해 제어된다. XY 스테이지(105)의 위치는, 스테이지 위치 검출기(139)로부터 레이저를 XY 스테이지(105) 상의 미러(210)를 향해 조사하고 그 반사광을 이용하여 측정된다. 한 번에 조사되는 멀티빔(20)은 이상적으로는 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀의 배열 피치에 전술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 나열되게 된다. 묘화 장치(100)는 ON 빔에 상당하는 한 번에 조사되는 복수의 샷 빔을 연속해서 차례로 조사해 가는 방식으로 묘화 동작을 행한다. 원하는 패턴을 묘화할 때, 패턴에 따라 필요한 빔이 블랭킹 제어에 의해 빔 ON으로 제어된다.
도 6은 실시 형태 1의 개별 블랭킹 기구의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6에서 제어 회로(41) 내에는 CMOS(Complementary metal oxide semiconductor) 인버터 회로(68)가 배치된다. 그리고, CMOS 인버터 회로(68)는 양의 전위(Vdd : 제1 전위)(예를 들면, 5 V)(기준 전위)와 그라운드 전위(GND : 제2 전위)(기준 전위와는 상이한 제어 전위의 일례)에 접속된다. CMOS 인버터 회로(68)의 출력선(OUT)은 스위칭 전극(24)에 접속된다. 한편, 기준 전극(26)은 멀티빔(20)에 기인하는 후술하는 X 선이 방출되는 멤브레인 영역(30) 내의 영역에서는 CMOS 인버터 회로(68)와 같은 트랜지스터 회로를 거치지 않고 전원(43)으로부터 양의 전위(Vdd : 제1 전위)(예를 들면, 5 V)가 인가된다. 바꾸어 말하면, 그라운드 전위가 아닌 양전위(Vdd)(기준 전위)가 적어도 멀티빔 전체의 조사 영역(어레이 배치 영역이기도 함) 내에서는 트랜지스터 회로를 거치지 않고 인가된 복수의 기준 전극(26)이, 기판(31) 상에 있어서, 복수의 통과홀(25)의 각각 대응하는 통과홀(25)의 근방에 배치된다. 그리고 기준 전위와 그라운드 전위가 전환 가능하게 인가되는 복수의 스위칭 전극(24)이, 기판(31) 상에 있어서, 복수의 통과홀(25)의 각각 대응하는 통과홀(25)을 사이에 두고 복수의 기준 전극(26)의 각각 대응하는 기준 전극(26)과 대향하는 위치에 배치된다.
CMOS 인버터 회로(68)의 입력(IN)에는 임계치 전압보다 낮아지는 L(low) 전위(예를 들면 그라운드 전위)와 임계치 전압 이상이 되는 H(high) 전위(예를 들면 1.5 V) 중 어느 하나가 제어 신호로서 인가된다. 실시 형태 1에서는, CMOS 인버터 회로(68)의 입력(IN)에 L 전위가 인가되는 상태(액티브 상태)에서는 CMOS 인버터 회로(68)의 출력(OUT)은 양전위(Vdd)가 되어, 기준 전극(26)의 양전위(Vdd)와의 전위차가 없어져 대응빔(20)을 편향시키지 않으므로 제한 애퍼처 기판(206)을 통과함으로써 빔 ON이 되도록 제어한다. 한편, CMOS 인버터 회로(68)의 입력(IN)에 H 전위가 인가되는 상태에서는 CMOS 인버터 회로(68)의 출력(OUT)은 그라운드 전위가 되어, 기준 전극(26)의 양전위(Vdd)와의 전위차에 따른 전계에 의해 대응빔(20)을 편향시키고, 제한 애퍼처 기판(206)에서 차폐함으로써 빔 OFF가 되도록 제어한다. 이와 같이, 제어 회로(41)(제1 전위 인가부)는 스위칭 전극(24)(제1 전극)에 멀티빔 중 대응빔을 빔 ON과 빔 OFF의 상태로 전환하기 위한 블랭킹 제어용의 상이한 2 개의 전위(Vdd, 그라운드 전위)를 선택적으로 전환 가능하게 인가한다. 이와 같이, 트랜지스터 회로를 이용한 복수의 제어 회로(41)가, 기판(31) 내에 배치되며 복수의 스위칭 전극(24)의 대응하는 스위칭 전극에 기준 전위와 그라운드 전위를 전환 가능하게 인가한다.
또한, 복수의 스위칭 전극(24)에 각각 인가되는 기준 전위는 복수의 기준 전극(26)에 각각 인가되는 기준 전위와 동일한 전원으로부터 공급된다. 구체적으로는, CMOS 인버터 회로(68)에 접속되는 양전위(Vdd)는 기준 전극(26)에 접속되는 양전위(Vdd)와 동일한 전원(43)으로부터 공급된다. 이에 따라, 빔 ON으로 제어할 때의 스위칭 전극(24)과 기준 전극(26)과의 사이의 전위차의 변동을 줄일 수 있다. 따라서, 안정된 전위차를 유지할 수 있으므로, ON 빔(20)의 편향 이탈을 억제할 수 있다.
그리고 실시 형태 1에서는, 그라운드 전위가 아닌 기준 전위가 트랜지스터 회로를 거치지 않고 인가된 기준 전극(26)과, 기준 전위와 그라운드 전위가 전환 가능하게 인가되는 스위칭 전극(24)의 복수의 조가 각각 전자선을 이용한 멀티빔(20) 중 대응하는 빔이 통과하는 통과홀(25)을 사이에 두고 기판(31) 상에 어레이 배치된 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)(블랭킹 장치)를 이용하여, 스위칭 전극(24)에 기준 전위를 인가하고, 대응하는 통과홀(25)을 통과하는 대응하는 빔(20)을 스위칭 전극(24)과 기준 전극(26)과의 사이에서 편향시키지 않음으로써 빔 ON 상태로 제어한다.
한편으로, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)를 이용하여, 스위칭 전극(24)에 그라운드 전위를 인가하고, 대응하는 통과홀(25)을 통과하는 대응하는 빔(20)을 스위칭 전극(24)과 기준 전극(26)과의 사이에서 편향시킴으로써 빔 OFF 상태로 제어한다. 이러한 2 개의 공정을 적절히 실시함으로써 멀티빔(20)의 블랭킹 제어를 행한다.
여기서, 트랜지스터 회로에 X 선을 계속 조사하면, 트랜지스터의 출력측의 진폭이 작아져 머지않아 0 V(GND 전위)가 되는 경향이 있다. 묘화 장치(100)에서는 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 상방 근방에 성형 애퍼처 어레이 기판(203)이 배치되므로, 멀티빔(20)을 형성할 때에 전자빔(200)의 잔부가 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에 의해 차폐된다. 그 때의 전자빔(200)의 충돌에 의해 X 선이 방출된다. X 선이 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 제어 회로(41)에 계속 조사되면, 트랜지스터 회로를 이용하여 구성되는 CMOS 인버터 회로(68)의 출력측의 진폭이 서서히 작아져 0 V(GND 전위)가 되는 경우가 있다. 이 때문에, 멀티빔의 빔 수에 대응하는 다수의 블랭킹 기구(47)의 제어 회로(41) 내에 묘화 장치(100)의 사용에 의해 출력이 GND 전위로 고정되는 CMOS 인버터 회로(68)가 발생하기 쉬워진다. 그 결과, GND 전위로 고정되는 스위칭 전극(24)이 발생한다. 종래에는 기준 전극(26)(대향 전극)을 GND 전위로 했었기 때문에, 스위칭 전극(24)이 GND 전위로 고정되면 통과하는 빔을 편향시킬 수 없게 되어 상시 ON 빔과 같은 고장 빔을 발생시키고 있었다. 그래서, 실시 형태 1에서는 기준 전극(26)(대향 전극)을 GND 전위가 아니라 CMOS 인버터 회로(68)에 접속되는 다른 일방의 전위(여기서는 양전위(Vdd))로 한다. 또한, 기준 전극(26)은 적어도 멀티빔 전체의 조사 영역(어레이 배치 영역이기도 함) 내에서는 트랜지스터 회로를 거치치 않고 기준 전위가 인가되고 있다. 따라서, 멀티빔(20)에 기인하는 X 선이 방출되는 멤브레인 영역(30) 내의 영역에서는 기준 전극(26)으로의 회로 내에 트랜지스터 회로가 존재하지 않는다. 따라서, 기준 전극(26)으로는 양전위(Vdd)가 계속 인가될 수 있다. 이에 따라, 스위칭 전극(24)이 GND 전위로 고정되어도 기준 전극(26)에 접속되는 양전위(Vdd)와의 사이에서 전위차를 계속 발생시킬 수 있으므로, 빔을 편향시킬 수 있다. 따라서, 스위칭 전극(24)이 GND 전위로 고정되는 것에 기인하는 상시 ON 빔과 같은 고장 빔을 없앨 수 있다.
도 7은 실시 형태 1의 개별 블랭킹 기구의 다른 일례를 나타내는 도면이다. 도 7에서 복수의 스위칭 전극(24)에 각각 인가되는 양전위(Vdd)(기준 전위)는 복수의 기준 전극(26) 중 쌍이 되는 기준 전극(26)으로부터 공급된다. 그 외의 구성은 도 6과 동일하다. 쌍이 되는 기준 전극(26)으로부터 양전위(Vdd)를 공급함으로써, 전원(43) 혹은 상류측의 배선에서의 전압 변동이 발생했다고 해도 쌍이 되는 스위칭 전극(24)과 기준 전극(26)과의 전위차의 변동을 줄이거나 혹은 없앨 수 있다(동일 전위로 유지할 수 있음). 이에 따라, 통과할 빔이 편향되는 경우가 없어져 고정밀도의 위치에 각 빔을 조사할 수 있다. 또한, 근방에 위치하는 쌍이 되는 기준 전극(26)으로부터 연결하므로 배선 거리를 짧게 할 수 있어, 전압 강하도 실질적으로 무시할 수 있을 정도로 배선을 형성할 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 따르면 멀티빔 중 블랭킹 제어 불능인 빔 ON 고정의 불량 빔을 형성하지 않도록 제어할 수 있다. 따라서, 블랭킹 장치를 교환하지 않고 고정밀도의 묘화를 행할 수 있다.
이상, 구체예를 참조하여 실시 형태에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되지 않는다. 전술한 예에서는 각 제어 회로(41)의 제어용으로 10 비트의 제어 신호가 입력되는 경우를 나타냈으나, 비트 수는 적절히 설정하면 된다. 예를 들면, 2 비트 혹은 3 비트 ~ 9 비트의 제어 신호를 이용해도 된다. 또한, 11 비트 이상의 제어 신호를 이용해도 된다. 또한, 기준 전위는 양전위에 한정되지 않는다. 음전위여도 상관없다. 또한, 빔 편향시키는 제어 전위는 전술한 바와 같이 GND 전위가 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 기준 전위와 상이한 그 외의 전위여도 된다. 기준 전위와의 사이에서 블랭킹 편향에 충분한 전위차가 얻어지면 된다. LSI의 그라운드로서 0 V 이외의 전압을 이용해도 되고, 그라운드를 0 V 이외의 제어 전위로 설정하여 인버터 회로를 구성해도 된다. 이 경우, 어떠한 이상에 의해 제어용 전극의 전위가 그라운드 전위로 고정되는 경우에도 제어용 전극의 전위는 제어 전위로 고정되므로 빔은 상시 OFF로 유지된다. 따라서 불필요한 빔이 시료 상에 조사됨으로써 묘화 불량이 발생하는 것이 실시 형태 1과 마찬가지로 방지된다.
또한, 장치 구성 또는 제어 방법 등 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략하였으나, 필요한 장치 구성 또는 제어 방법을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 묘화 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략하였으나, 필요한 제어부 구성을 적절히 선택하여 이용하는 것은 말할 필요도 없다.
그 외에 본 발명의 요소를 구비하며 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 장치, 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 방법 및 멀티 하전 입자빔 묘화 장치는 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 몇 개의 실시 형태를 설명하였으나, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시 형태는 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태 또는 그 변형은 발명의 범위 또는 요지에 포함되고, 또한 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 하전 입자선을 이용한 멀티빔이 통과하는, 어레이 배치된 복수의 통과홀이 형성된 기판과,
    상기 기판 상에 있어서, 상기 복수의 통과홀의 각각 대응하는 통과홀의 근방에 배치되고, 그라운드 전위가 아닌 기준 전위가 상기 멀티빔 전체의 조사 영역 내에서 트랜지스터 회로를 거치치 않고 인가된 복수의 기준 전극과,
    상기 기판 상에 있어서, 상기 복수의 통과홀의 각각 대응하는 통과홀을 사이에 두고 상기 복수의 기준 전극의 각각 대응하는 기준 전극과 대향하는 위치에 배치되고, 상기 기준 전위와 상기 기준 전위와는 상이한 제어 전위가 전환 가능하게 인가되는 복수의 스위칭 전극과,
    상기 기판 내에 배치되고, 상기 복수의 스위칭 전극의 대응하는 스위칭 전극에 상기 기준 전위와 상기 제어 전위를 전환 가능하게 인가하는, 트랜지스터 회로를 이용한 복수의 제어 회로
    를 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스위칭 전극에 각각 인가되는 상기 기준 전위는 상기 복수의 기준 전극에 각각 인가되는 상기 기준 전위와 동일한 전원으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스위칭 전극에 각각 인가되는 상기 기준 전위는 상기 복수의 기준 전극 중 쌍이 되는 기준 전극으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 트랜지스터 회로로서 CMOS 인버터 회로가 이용되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 CMOS 인버터 회로와 상기 기준 전극이 도전(導通)되고 있는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 장치.
  6. 그라운드 전위가 아닌 기준 전위가 하전 입자선을 이용한 멀티빔 전체의 조사 영역 내에서 트랜지스터 회로를 거치치 않고 인가된 기준 전극과, 상기 기준 전위와 상기 기준 전위와는 상이한 제어 전위가 전환 가능하게 인가되는 스위칭 전극의 복수의 조가 각각 상기 멀티빔 중 대응하는 빔이 통과하는 통과홀을 사이에 두고 기판 상에 어레이 배치된 블랭킹 장치를 이용하여, 상기 스위칭 전극에 상기 기준 전위를 인가하고, 상기 대응하는 통과홀을 통과하는 상기 대응하는 빔을 상기 스위칭 전극과 상기 기준 전극과의 사이에서 편향시키지 않음으로써 빔 ON 상태로 제어하고,
    상기 블랭킹 장치를 이용하여, 상기 스위칭 전극에 상기 제어 전위를 인가하고, 상기 대응하는 통과홀을 통과하는 상기 대응하는 빔을 상기 스위칭 전극과 상기 기준 전극과의 사이에서 편향시킴으로써 빔 OFF 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 방법.
  7. 시료를 재치하는 연속 이동 가능한 스테이지와,
    하전 입자빔을 방출하는 방출원과,
    복수의 개구부가 형성되고, 상기 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 상기 하전 입자빔의 조사를 받아 상기 복수의 개구부를 상기 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 성형 애퍼처 어레이 기판과,
    상기 성형 애퍼처 어레이 기판의 복수의 개구부를 통과한 멀티빔 중 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 제1항에 기재된 멀티 하전 입자빔의 블랭킹 장치와,
    상기 블랭킹 장치에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 제한 애퍼처 기판
    을 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 스위칭 전극 중 빔 ON이 되는 빔에 대응하는 스위칭 전극에는 상기 기준 전위가 인가되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 스위칭 전극 중 빔 OFF가 되는 빔에 대응하는 스위칭 전극에는 상기 그라운드 전위가 인가되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 멀티빔은 상기 블랭킹 장치에 의한 1 단 편향에 의해 블랭킹 제어되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
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